LEGO® Education SPIKE™ Prime-Set

Der Trainer

Einen Trainer konstruieren, bauen und programmieren, um das Erlernen einer Sache zu verbessern

120+ Min.
Fortgeschrittene
Klassen 5–8
Der Trainer
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • eine Lösung konstruieren, die im Alltag hilfreich ist.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • technische Arbeitsmethoden anwenden (naturwissenschaftliches Wissen für den Alltag nutzbar machen): entwickeln, konstruieren, bauen, testen, optimieren
  • ein selbst hergestelltes technisches Produkt bewerten und den Herstellungsprozess beschreiben (Funktionalität, Fertigungsqualität, Ästhetik, Ansätze zur Optimierung)

Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • Elemente einer Programmiersprache beschreiben (z. B. Anweisung – Sequenz – Bedingung – Verzweigung – Schleife – Zähler – Zeitglied – Unterprogramm)
  • Algorithmen in einer Programmiersprache entwickeln, beschreiben und darstellen und damit Steuerungsabläufe realisieren (z. B. Robotik)

Technik
Werkstoffe und Produkte:

  • Konstruktionsaufgabe: ausgehend von einer konkreten Problemstellung, einen technischen Gegenstand planen, entwickeln, fertigen

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen
  • algorithmische Grundbausteine erläutern und zielorientiert anwenden: Anweisung – Sequenz – Schleife – Verzweigung – Bedingung
  • ihre einfachen Programme und Codeabschnitte schrittweise testen und optimieren und deren Wirkung beschreiben
  • Algorithmen analysieren, interpretieren und modifizieren wodurch sie die Fähigkeit erlangen, fremde Programme flexibel und kritisch zu beurteilen und zu bewerten

Robotik / Automatisierte Prozesse:

  • verschiedene Konstruktionen / Automaten zur Lösung des gleichen Problems vergleichen

Folgende aus den Bildungsplänen für Technik und Informatik stammenden Kompetenzen sind implizit vorhanden:

  • Veränderungen in Systemen als Prozesse beschreiben (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe-Prinzip)
  • Informationsverarbeitung nach dem EVA-Prinzip (Zusammenwirken von Sensoren, Prozessoren, Aktoren) beschreiben
  • Typen von Sensoren, Aktoren und Verarbeitungskomponenten von technischen Geräten benennen und sie der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe zuordnen

Mathematik
Folgende aus den Bildungsplänen für Mathematik stammenden Kompetenzen sind implizit vorhanden:

  • mit Größenangaben rechnen und dabei Einheiten korrekt anwenden
  • Terme aufstellen, deren Wert bestimmen und zur Problemlösung nutzen
  • Zahlen vergleichen und anordnen
  • (rationale) Zahlen in Bruch und in Dezimaldarstellung addieren, subtrahieren, multiplizieren und dividieren
  • einfache Formeln nach jeder Variablen auflösen
  • Gleichungen mit einer Variablen lösen

Prozessbezogene Kompetenzen
Zusätzlich zu den genannten inhaltlichen Kompetenzen gelten diese prozessbezogenen Kompetenzen, die den Kern des gesamten LEGO® Education SPIKE Prime-Sets ausmachen:
Prozesse strukturieren und vernetzen:

  • Handlungsschritte chronologisch ordnen (auch aufgrund von kausalen Zusammenhängen)
  • Teillösungen zur Lösung des Gesamtproblems nutzen
  • Zusammenhänge und Analogien zwischen bekannten informatischen Inhalten bzw. Methoden erkennen und diese auch in neuen Kontexten und Anwendungsbereichen nutzen

Überlegungen, Lösungswege und Ergebnisse darstellen:

  • Sachverhalte und eigene Ideen zielgruppenorientiert und unter Beachtung der informatischen Terminologie erläutern und strukturiert darstellen
  • Beobachtungen und Messdaten schriftlich festhalten, daraus Schlussfolgerungen ableiten und Ergebnisse verallgemeinern

Kooperativ arbeiten:

  • arbeitsteilig als Team Aufgaben planen, strukturieren, ausführen, reflektieren und präsentieren
  • mit einem Partner oder in einer Gruppe gleichberechtigt, zielgerichtet und zuverlässig arbeiten und dabei unterschiedliche Sichtweisen achten
Schülerarbeitsblätter
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Der Trainer

1. Vorbereitung

  • Lesen Sie sich in der LEGO® Education SPIKE™ App die Materialien für Schülerinnen und Schüler durch.
  • Dieses Projekt ist für mehrere Unterrichtsstunden gedacht. Planen Sie daher entsprechend viel Zeit ein.

2. Einführung (10 Min.)

  • Nutzen Sie die unten stehenden Diskussionsideen, um ein Gespräch über den Inhalt dieser Aufgabe anzuregen.
  • Erklären Sie die Aufgabe.

3. Erkunden (35–55 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen überlegen, auf welchen Gebieten sie Experten werden möchten.
  • Fragen Sie, was man erfinden könnte, um ihnen dabei zu helfen.
  • Achten Sie darauf, dass bei ihren Ideen die Verwendung von Daten eine Rolle spielt.
  • Geben Sie ihnen ausreichend Zeit, um mit den Steinen einen Prototyp zu bauen.

4. Erklären (10 Min.)

  • Lassen Sie die Teams ein Trainingsgerät bauen und programmieren.
  • Fordern Sie sie dazu auf, eine Demo ihres Trainingsprogramms zu präsentieren.
  • Erinnern Sie sie daran, ihren Trainer und ihre Trainingsziele zu beschreiben.

5. Vertiefen (60 Min.)

  • Lassen Sie die Teams ihre Trainingsprogramme der ganzen Klasse vorstellen und erklären, was ihr Trainer besonders gut (oder nicht so gut) kann.

6. Beurteilen

  • Geben Sie allen Schülerinnen und Schülern einzeln Rückmeldung zu ihrer jeweiligen Leistung.
  • Zur Unterstützung können Sie hierfür auch die Bewertungsraster nutzen.

Eine Diskussion anregen

Sprechen Sie darüber, wie man ein Experte oder Profi in etwas wird. Stellen Sie entsprechende Fragen, wie zum Beispiel:

  • Worin wärt ihr gerne Experten?
  • Wie können Apps dabei helfen, neue Fähigkeiten zu erwerben?
  • Wie werden Daten in solchen Apps verwendet, um den Fortschritt der Nutzer zu verfolgen?

Bautipps

Aufgabe mit offenem Ende
Bei diesem Projekt können die Teams frei eigene Lösungen entwickeln.

Lösungsbeispiel
Hier ist eine Idee, die als Anregungen für den Konstruktionsprozess dienen kann.

Video preview

Programmiertipps

Die Schülerinnen und Schüler erstellen für dieses Projekt eigene Programme. Erinnern Sie sie daran, einige der Blöcke zu verwenden, die bereits in dieser Lerneinheit besprochen wurden:

  • Variablen-Block
  • Array
  • Schleifen-Block
  • Bedingung
  • Cloud

Hauptprogramm

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Die Teams ein bestimmtes Thema bearbeiten lassen (z. B. für einen Marathon trainieren), sodass die Teams Ideen austauschen und sich gegenseitig helfen können
  • Bestimmte Programme vorgeben, die sie verwenden sollen

Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:

  • Die Teams dazu auffordern, ein echtes Trainingsprogramm für eine echte Person zu erstellen

▷ Dazu müssen sie die Person befragen, um ihre Bedürfnisse zu erfahren. Am Ende müssen sie überprüfen, ob sie eine geeignete Lösung entwickelt haben.

Leistungsbewertung

Checkliste für Beobachtungen
Erstellen Sie eine geeignete Bewertungsskala, wie zum Beispiel:

  1. Erwartungen zum Teil erfüllt
  2. Erwartungen vollständig erfüllt
  3. Erwartungen übertroffen

Nutzen Sie die folgenden Kriterien, um den Lernfortschritt der Schülerinnen und Schüler zu beurteilen:

  • Sie können die wichtigsten Elemente eines Problems bestimmen.
  • Sie können selbstständig eine kreative und geeignete Lösung finden.
  • Sie können ihre Ideen klar und deutlich kommunizieren.

Selbsteinschätzung

Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler selbst den Stein auswählen, der am besten ihrer Leistung entspricht.

  • Blau: Ich habe für eine Aktivität meiner Wahl erfolgreich ein Trainingsprogramm erstellt.
  • Gelb: Ich habe erfolgreich ein Trainingsprogramm erstellt, das auf kreative Weise ein Problem löst.
  • Lila: Ich habe erfolgreich ein Trainingsprogramm erstellt, das auf kreative Weise ein Problem löst. Außerdem habe ich meine Ideen klar und deutlich präsentiert.

Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit

Um die sprachliche Ausdrucksfähigkeit zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler ihren Konstruktionsprozess mithilfe von Text, Bildern, Skizzen usw. aufzeichnen. All das wird dann in einem Erfinderheft zusammengefasst, um ihre Arbeit zu dokumentieren.
  • Lassen Sie sie eine Webseite erstellen, auf der sie ihre Trainingsprogramme vorstellen.

In welchen Berufen sind diese Fähigkeiten gefragt?

Schülerinnen und Schüler, die sich für diese Aufgabe begeistern, könnten sich auch für folgende Berufszweige interessieren:

  • Gesundheitswissenschaft (Ärzte & Pflegekräfte)
  • Informationstechnik (Computer-Programmierung)
  • Informationstechnik (Spiele-Programmierung)
  • Informationstechnik (IT- Anwendungen)
  • Bildungswesen (Unterrichten)
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • eine Lösung konstruieren, die im Alltag hilfreich ist.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • technische Arbeitsmethoden anwenden (naturwissenschaftliches Wissen für den Alltag nutzbar machen): entwickeln, konstruieren, bauen, testen, optimieren
  • ein selbst hergestelltes technisches Produkt bewerten und den Herstellungsprozess beschreiben (Funktionalität, Fertigungsqualität, Ästhetik, Ansätze zur Optimierung)

Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • Elemente einer Programmiersprache beschreiben (z. B. Anweisung – Sequenz – Bedingung – Verzweigung – Schleife – Zähler – Zeitglied – Unterprogramm)
  • Algorithmen in einer Programmiersprache entwickeln, beschreiben und darstellen und damit Steuerungsabläufe realisieren (z. B. Robotik)

Technik
Werkstoffe und Produkte:

  • Konstruktionsaufgabe: ausgehend von einer konkreten Problemstellung, einen technischen Gegenstand planen, entwickeln, fertigen

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen
  • algorithmische Grundbausteine erläutern und zielorientiert anwenden: Anweisung – Sequenz – Schleife – Verzweigung – Bedingung
  • ihre einfachen Programme und Codeabschnitte schrittweise testen und optimieren und deren Wirkung beschreiben
  • Algorithmen analysieren, interpretieren und modifizieren wodurch sie die Fähigkeit erlangen, fremde Programme flexibel und kritisch zu beurteilen und zu bewerten

Robotik / Automatisierte Prozesse:

  • verschiedene Konstruktionen / Automaten zur Lösung des gleichen Problems vergleichen

Folgende aus den Bildungsplänen für Technik und Informatik stammenden Kompetenzen sind implizit vorhanden:

  • Veränderungen in Systemen als Prozesse beschreiben (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe-Prinzip)
  • Informationsverarbeitung nach dem EVA-Prinzip (Zusammenwirken von Sensoren, Prozessoren, Aktoren) beschreiben
  • Typen von Sensoren, Aktoren und Verarbeitungskomponenten von technischen Geräten benennen und sie der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe zuordnen

Mathematik
Folgende aus den Bildungsplänen für Mathematik stammenden Kompetenzen sind implizit vorhanden:

  • mit Größenangaben rechnen und dabei Einheiten korrekt anwenden
  • Terme aufstellen, deren Wert bestimmen und zur Problemlösung nutzen
  • Zahlen vergleichen und anordnen
  • (rationale) Zahlen in Bruch und in Dezimaldarstellung addieren, subtrahieren, multiplizieren und dividieren
  • einfache Formeln nach jeder Variablen auflösen
  • Gleichungen mit einer Variablen lösen

Prozessbezogene Kompetenzen
Zusätzlich zu den genannten inhaltlichen Kompetenzen gelten diese prozessbezogenen Kompetenzen, die den Kern des gesamten LEGO® Education SPIKE Prime-Sets ausmachen:
Prozesse strukturieren und vernetzen:

  • Handlungsschritte chronologisch ordnen (auch aufgrund von kausalen Zusammenhängen)
  • Teillösungen zur Lösung des Gesamtproblems nutzen
  • Zusammenhänge und Analogien zwischen bekannten informatischen Inhalten bzw. Methoden erkennen und diese auch in neuen Kontexten und Anwendungsbereichen nutzen

Überlegungen, Lösungswege und Ergebnisse darstellen:

  • Sachverhalte und eigene Ideen zielgruppenorientiert und unter Beachtung der informatischen Terminologie erläutern und strukturiert darstellen
  • Beobachtungen und Messdaten schriftlich festhalten, daraus Schlussfolgerungen ableiten und Ergebnisse verallgemeinern

Kooperativ arbeiten:

  • arbeitsteilig als Team Aufgaben planen, strukturieren, ausführen, reflektieren und präsentieren
  • mit einem Partner oder in einer Gruppe gleichberechtigt, zielgerichtet und zuverlässig arbeiten und dabei unterschiedliche Sichtweisen achten
Material für Schüler
Schülerarbeitsblätter
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